近日，东北农业大学资源与环境学院张颖教授团队围绕黑土地保护与农田土壤有机碳提升，聚焦秸秆还田条件下土壤有机碳功能组分形成、根际碳转化及微生物强化调控等关键科学问题开展系统研究，在氮素有效性调控土壤有机碳功能库形成、根系介导秸秆碳稳定化以及合成菌群促进秸秆腐殖化等方面取得系列进展。相关成果先后发表于Soil Biology and Biochemistry和Environmental Science & Technology。

系列研究依托长期黑土定位试验，综合运用全球Meta分析、稳定同位素示踪、微生物代谢分析、宏基因组学及合成微生物群落构建等技术，从“碳库形成规律—根际过程调控—微生物定向强化”三个层面，系统揭示秸秆来源碳向稳定土壤有机碳转化的关键机制，为寒地黑土秸秆资源高效利用和土壤固碳培肥提供理论依据。

团队结合全球Meta分析与长期黑土定位试验，系统研究氮素有效性对秸秆还田下颗粒有机碳（POC）和矿物结合有机碳（MAOC）形成的调控作用。结果表明，秸秆还田显著增加POC和MAOC，且其响应受氮素水平调控。提高氮素有效性可缓解微生物碳氮失衡，促进团聚体形成并提高微生物碳利用效率，推动秸秆碳向闭蓄态颗粒有机碳（oPOC）和MAOC转化（https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2025.110017）。

进一步利用13C标记玉米秸秆和原位根系控制试验，团队直接追踪不同氮素条件下秸秆来源碳在土壤功能碳库中的去向。研究发现，根系虽未显著改变土壤总有机碳含量，却明显改变了秸秆碳的分配路径。低氮条件下，根系促进秸秆分解及其向oPOC和MAOC转化；高氮条件下，根际易利用碳输入改变微生物底物利用策略，降低秸秆来源碳向部分稳定碳库的转化，表明氮素供给、根际碳输入和微生物资源利用共同调控秸秆碳稳定化过程（https://doi.org/10.1021/acs.est.6c00482）。

在此基础上，团队进一步通过渐进稀释培养、关键类群识别和功能菌株筛选，构建由暹罗芽孢杆菌和大豆根瘤菌组成的合成群落（SynCom），探索秸秆碳转化的调控途径。研究发现，两株菌通过碳—氮代谢互馈形成协同作用，促进秸秆分解与腐殖化；田间应用进一步促进稳定腐殖质和细菌残体碳积累，促进土壤有机碳的积累，并提升土壤多功能性和大豆产量（https://doi.org/10.1021/acs.est.5c07865）。

资源与环境学院王晓东教授为系列论文第一作者，张颖教授为通讯作者。本研究得到国家重点研发计划（2023YFD1501000）、国家自然科学基金重点项目（42530716）等项目资助。

（供稿/资源与环境学院）